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『生体リズムに着目した発達障害の解析ー胎児期から幼児期までの縦断研究ー』

研究課題

研究課題/領域番号 21K02356
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分09030:子ども学および保育学関連
研究機関香川大学

研究代表者

野口 彩香  香川大学, 医学部, 技術補佐員 (40849288)

研究分担者 諸隈 誠一  九州大学, 医学研究院, 教授 (50380639)
奥野 晶子  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 客員研究員 (70848944)
石川 哲朗  国立研究開発法人理化学研究所, 情報統合本部, 客員主管研究員 (90824160)
渡部 基信  同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (30649306)
小西 行彦  香川大学, 教育学部, 准教授 (60528157)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードASD / 睡眠 / 胎児 / 発達 / 縦断研究 / 生体リズム / Audio-motor Synchrony
研究開始時の研究の概要

「機能リズム障害としてのASD」仮説検証のために、前調査参加者の児が2歳、3歳の時点で①睡眠調査、②ASDの早期スクリーニング、③医師によるASDアセスメント、④音楽やリズムに対する知覚や運動に関するオンライン実験を行う。これらは、前調査データと結合し、⑤理化学研究所において機械学習や数理解析を実施する。これにより、胎児期から始まる生体リズム障害・睡眠リズム障害が、3歳までのASD発生頻度に影響しているか、社会性といった異なるスケールのリズムにも影響を及ぼしているかを明らかにする。

研究実績の概要

本研究は「機能リズム障害としての自閉症スペクトラム症/障害(ASD)」という仮説に基づき、ASDの病態解明を目的としている。これまで胎児期からの睡眠、内分泌、心拍の測定、生後1歳までの質問紙や睡眠ログによる縦断的データを収集してきた。現在は、ASDの診断が可能となる3歳時点での発達および睡眠データを追加で収集し、生体リズムと発達との関連を機械学習を用いた時系列特徴量解析や、数理モデリングによる因果推定に基づいて検証している。オンライン調査では質問票に加え、対象児の行動観察も行い、ASD診断に資する新たな評価手法の構築を目指している。
本年度の縦断研究におけるデータ解析では、胎児期から生後1歳までのデータを用いて、ASDリスク因子の網羅的探索と因子間の相互関係を検討した。その結果、母親の心理的苦痛、母子間の情緒的な絆、乳児の睡眠パターンが発達上の懸念が生じる可能性のある早期発達特性の有意な予測因子であることが明らかとなった。これにより、非定型的な神経発達の早期指標を特定・評価する新たなアプローチが示され、この成果は論文として発表された。
睡眠ログの解析においては、別プロジェクトで収集されたデータも活用し、乳幼児の睡眠パターンおよび、年齢や正常発達に応じた変化を可視化した。さらに、睡眠の層別化を通じて、定量的かつ客観的に評価可能な新たな解析手法を開発し、その成果は学会で発表され、現在は論文化も進めている。
加えて、同志社大学では2歳児を対象に、オフラインおよびオンライン場面における発達検査を実施し、参加児の反応の比較およびオンライン調査の実施可能性を検討した。来年度は、香川大学と同志社大学で収集されたオンライン調査データを統合して解析する予定である。また、3歳までのデータセットを用いて、発達障害などのアウトカムと睡眠パターンとの関連性を抽出するためのデータ解析をさらに進めていく。

現在までの達成度
現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

2024年度は、胎児期から生後1年までのデータセットを用いて、ASDリスク因子の網羅的探索と因子間の相互関係を検討した。その結果、母親の心理的苦痛、母子間の情緒的な絆、乳児の睡眠パターンが、発達上の懸念が生じる可能性のある早期発達特性の有意な予測因子であることが明らかとなった。これにより、非定型的な神経発達の早期指標を特定・評価する新たなアプローチが示され、この成果はJMIR Pediatr Parentに論文として発表された。
また、睡眠ログの解析においては、別プロジェクトで収集されたデータも活用し、乳幼児の睡眠パターンおよび年齢や正常発達に応じた変化を可視化した。さらに、睡眠を層別化し、定量的かつ客観的に評価可能な新たな解析手法を開発した。これらの成果は、日本小児科学会に加え、第27回European Sleep Research Societyおよび第10回European Academy of Paediatric Societiesにおいても発表され、現在は論文化も進めている。
さらに、九州大学においては、胎児期の眼球運動密度と3歳時点の発達との関連についての解析が進められ、赤ちゃん学会で発表された。
オンライン調査では、調査票に加え、対象児の行動を観察することでASD診断に資する方法の構築を目的として、新版K式発達検査の中からASDに特徴的な項目を選定し、オンライン版での実施手続きを見直した上で、同志社大学にて3歳児を対象にオフラインおよびオンラインでの実施を行った。今後は、香川大学および同志社大学で取得されたデータを統合し、オンライン調査の妥当性を検証する予定である。また、3歳までのデータセットを用い、発達障害などのアウトカムと睡眠パターンとの関連を抽出する解析をさらに進めていく。

今後の研究の推進方策

今後は、生後1年時点で得られた予測因子が、生後3年時点でも有効かどうかを確認し、構築した予測モデルの妥当性を検証する。特に、胎児期から3歳までの連続的な生体リズム関連指標(睡眠、心拍、行動など)と発達評価との関連を、時系列的視点から分析することで、非定型的な神経発達の因果構造の解明を目指す。また、乳幼児の睡眠パターンに関する結果は、学術論文としての発表を予定している。
さらに、生後3歳までに得られた各種データ、特に胎児心拍に関する指標の解析も引き続き進めていく予定である。また、香川大学および同志社大学で収集されたオンライン発達検査のデータを統合し、対面調査との一致度を検証することで、オンライン調査の妥当性と実用性を評価する。これにより、低負担かつ遠隔地でも実施可能なスクリーニング手法の確立を目指す。得られた知見については、今後もさらに解析を進めていく。

報告書

(4件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2025 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Multilevel Factors and Indicators of Atypical Neurodevelopment During Early Infancy in Japan: Prospective, Longitudinal, Observational Study2025

    • 著者名/発表者名
      Kato Daigo、Okuno Akiko、Ishikawa Tetsuo、Itakura Shoji、Oguchi Shinji、Kasahara Yoshiyuki、Kanenishi Kenji、Kitadai Yuzo、Kimura Yoshitaka、Shimojo Naoki、Nakahara Kazushige、Hanai Akiko、Hamada Hiromichi、Mogami Haruta、Morokuma Seiichi、Sakurada Kazuhiro、Konishi Yukuo、Kawakami Eiryo
    • 雑誌名

      JMIR Pediatrics and Parenting

      巻: 8 ページ: e58337-e58337

    • DOI

      10.2196/58337

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 小児の睡眠ダイナミクス:非負値テンソル分解を用いた日内・日間変動の包括的分析2024

    • 著者名/発表者名
      小口真司, 石川哲朗, 華井明子, 加藤大吾, 板倉昭二, 奥野晶子, 渡部基信, 桜田一洋, 川上英良
    • 雑誌名

      日本小児科学会雑誌

      巻: 128 ページ: 298-298

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of causal and surrogate models by non-equilibrium thermodynamics in biological systems2024

    • 著者名/発表者名
      Sakurada Kazuhiro、Ishikawa Tetsuo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14:1001 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-024-51426-8

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Explainable Machine Learning Classification to Identify Vulnerable Groups Among Parenting Mothers: Web-Based Cross-Sectional Questionnaire Study2024

    • 著者名/発表者名
      Hanai Akiko、Ishikawa Tetsuo、Sugao Shoko、Fujii Makoto、Hirai Kei、Watanabe Hiroko、Matsuzaki Masayo、Nakamoto Goji、Takeda Toshihiro、Kitabatake Yasuji、Itoh Yuichi、Endo Masayuki、Kimura Tadashi、Kawakami Eiryo
    • 雑誌名

      JMIR Formative Research

      巻: 8 ページ: e47372-e47372

    • DOI

      10.2196/47372

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 自閉症スペクトラム障害(ASD)の早期リスク因子の網羅的探索2023

    • 著者名/発表者名
      加藤大吾, 加藤大吾, 奥野晶子, 石川哲朗, 板倉昭二, 笠原好之, 金西賢治, 木村芳孝, 月森清巳, 華井明子, 濱田洋通, 最上晴太, 諸隈誠一, 桜田一洋, 小西行郎, 川上英良
    • 雑誌名

      日本小児科学会雑誌

      巻: 127 ページ: 258-258

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-negative tensor factorization workflow for time series biomedical data2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuyuzaki Koki、Yoshida Naoki、Ishikawa Tetsuo、Goshima Yuki、Kawakami Eiryo
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 4 号: 3 ページ: 102318-102318

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2023.102318

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epigenetic profiles guide improved CRISPR/Cas9-mediated gene knockout in human T cells2023

    • 著者名/発表者名
      Ito Yusuke、Inoue Satoshi、Nakashima Takahiro、Zhang Haosong、Li Yang、Kasuya Hitomi、Matsukawa Tetsuya、Wu Zhiwen、Yoshikawa Toshiaki、Kataoka Mirei、Ishikawa Tetsuo、Kagoya Yuki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 52 号: 1 ページ: 141-153

    • DOI

      10.1093/nar/gkad1076

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Statistical Analysis of Mortality Rates of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Patients in Japan Across the 4C Mortality Score Risk Groups, Age Groups, and Epidemiological Waves: A Report From the Nationwide COVID-19 Cohort2022

    • 著者名/発表者名
      Baba Hiroaki、Ikumi Saori、Aoyama Shotaro、Ishikawa Tetsuo、Asai Yusuke、Matsunaga Nobuaki、Ohmagari Norio、Kanamori Hajime、Tokuda Koichi、Ueda Takuya、Kawakami Eiryo
    • 雑誌名

      Open Forum Infectious Diseases

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1093/ofid/ofac638

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Paediatric Sleep Dynamics: A Comprehensive Analysis of Diurnal and Day Variations Using Unsupervised Machine Learning.2024

    • 著者名/発表者名
      Shinji Oguchi, Tetsuo Ishikawa, Akiko Hanai, Daigo Kato, Shoji Itakura, Akiko Okuno, Motonobu Watanabe, Seiichi Morokuma, Yukihiko Konishi, Yuzo Kitadai, Yoshiyuki Kasahara, Yoshitaka Kimura, Haruta Mogami, Kazuhiro Sakurada, Eiryo Kawakami.
    • 学会等名
      27th Congress of the European Sleep Research Society
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Sleep Deviations in Children with Developmental Disorders Using AI.2024

    • 著者名/発表者名
      Shinji Oguchi, Tetsuo Ishikawa, Akiko Hanai, Daigo Kato, Shoji Itakura, Akiko Okuno, Motonobu Watanabe, Seiichi Morokouma, Yukihiko Konishi, Yuzo Kitadai, Yoshiyuki Kasahara, Haruta Mogami, Kazuhiro Sakurada, Eiryo Kawakami.
    • 学会等名
      10th Congress of the European Academy of Paediatric Societies (EAPS 2024)
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「胎児期の眼球運動密度と3歳における発達の関係」2024

    • 著者名/発表者名
      嶋田幸代, 中原一成, 奥野晶子, 加藤聖子, 諸隈誠一
    • 学会等名
      第24回日本赤ちゃん学会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 「小児の睡眠ダイナミクス:非負値テンソル分解を用いた日内・日間変動の包括的分析2024

    • 著者名/発表者名
      小口真司, 石川哲朗, 華井明子, 加藤大吾, 板倉昭二, 奥野晶子, 渡部基信, 桜田一洋, 川上英良
    • 学会等名
      第127回日本小児科学術集会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠覚醒パターンの発達特性をシェイプで読み解く2022

    • 著者名/発表者名
      石川哲朗, 華井明子, 加藤大吾, 小口真司, 川上英良
    • 学会等名
      第6回理論免疫学ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-12-26  

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